LX-LCBST Carica batteria Li-ion con Step-Up Boost 4-28 V

Piccolo carica batteria, riporta la sigla LX-LCBST, con Step-Up Boost regolabile. Il modulo è adatto per batterie agli ioni di litio Li-Ion 3,7V a singola cella ed è dotato di chip di protezione.
Sul modulo è presente un chip Step up con uscita regolabile tramite trimmer per erogare una tensione continua compresa tra 4  e 28V.

Descrizione del Carica batteria Step-Up Boost regolabile

Il modulo è dotato di un chip TP4056 (datasheet) per la carica di batterie agli ioni di litio Li-Ion 3,7V a singola cella, completato dal chip di protezione delle batterie tipo HM5434 (datasheet).
Sul modulo è inoltre presente un chip Step up tipo MT3608 (datasheet) con uscita regolabile tramite trimmer per erogare una tensione continua compresa tra 4  e 28V.
Il modulo presenta in ingresso un connettore USB di C. In alternativa, possono essere utilizzate le due piazzole posteriori.  E’ possibile scegliere l’uno o l’altro. La tensione consigliata è di circa 5V.

Caratteristiche

Sigla del modulo:LX-LCBST
Tipo di batteria ricaricabile Litio li-ion 18650 3.7V
La tensione di ingresso: da 4,2 V a 6,5V (5 V DC)
Corrente di carica programmabile:fino a 1A
La tensione di uscita regolabile:da 4,2 V a 28 V
Potenza massima:5W
Temperatura di esercizio: -40-80 °C
Indicatore di carica: Led rosso in carica/ Led blu carica completa
Dimensioni (mm):23,6x18
Peso (gr):3.3

Circuito di carica della batteria – Chip TP4056

Vediamo ora lo schema del Modulo TP4056 per la carica delle batterie. Il TP4056 è un IC controller per caricabatteria agli ioni di litio a basso costo. Supporta un meccanismo di carica a corrente costante – tensione costante per la batteria agli ioni di litio a cella singola.
È disponibile in un contenitore SOP a 8 pin e richiede componenti esterni minimi per costruire un circuito di caricabatteria agli ioni di litio.

Vediamo la descrizione e la funzione di ciascun pin dell’IC TP4056.

  • Pin 1 – TEMP: è un pin di ingresso per il rilevamento della temperatura. È collegato all’uscita del termistore NTC in un pacco batterie. In base alla tensione su questo pin, è possibile determinare la temperatura della batteria. Non utilizzato in questo circuito
  • Pin 2 – PROG: La corrente di carica della batteria viene impostata collegando un resistore chiamato R PROG tra questo pin e GND. In base al valore del resistore, la corrente di carica può essere compresa tra 130 mA e 1000 A.
  • Pin 3 – GND: Pin di terra.
  • Pin 4 – VCC: è il pin di alimentazione. Il TP4056 può supportare un massimo di 8 V a VCC, ma in genere vengono utilizzati 5 V.
  • Pin 5 – BAT: è il pin di connessione della batteria collegato al terminale positivo della batteria. La tensione su questo pin è di 4,2 V.
  • Pin 6 – STDBY: quando la batteria è completamente carica, questo pin è portato a massa . A questo pin è collegato il LED per indicare la modalità standby.
  • Pin 7 – CHRG: quando la batteria è in carica, questo pin è è portato a massa. A questo pin viene collegato il LED per indicare la carica della batteria.
  • Pin 8 – CE: è un pin di input per abilitare o disabilitare il chip. Quando viene collegato a VCC il TP4056 è in modalità normale per cui è abilitato.
Impostazione della corrente di carica

Come accennato in precedenza, il pin 2 PROG  viene utilizzato per controllare la corrente di carica della batteria. È controllato con l’aiuto di un resistore chiamato R PROG, la resistenza da modificare è quella visibile nel cerchio rosso il package del resistore è il 0603.

Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST

Il modulo ha una corrente di carica preimpostata pari a 1A. Il valore della corrente può essere modificato sostituendo la resistenza presente.
La tabella seguente mostra un elenco dei valori della corrente di carica per i corrispondenti valori R PROG .
Questo viene calcolato utilizzando la formula I BAT = (V PROG / R PROG ) * 1200 e V PROG = 1V.

RPROG (kΩ)IBAT (mA)
3050
2070
10130
5250
4300
3400
2580
1.5780
1.33900
1.21000

Descrizione dell’indicatore di ricarica

Sul modulo sono presenti due led per monitorare lo stato della ricarica. Abbiamo il led CHRG di colore rosso e STDBY di colore blu.
Quando la batteria si ricarica, il led rosso è acceso mentre il led blu è spento. Il led blu si accende quando la batteria è completamente carica. Se c’ è un carico sull’uscita boost, i led si potrebbero accendere contemporaneamente, questo sarà diverso in base alla potenza di uscita. È possibile che la luce rossa sia sempre attiva durante la ricarica. Quando il carico non è collegato, il led blu si accende mentre il led rosso si accenderà leggermente.

Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST

L’alimentazione può essere fornita tramite un connettore USB tipo C oppure tramite appositi pin con una tensione compresa tra  4,2 V e 6,5V.
Nella foto sottostante sono evidenziati i pad presenti sul PCB che permettono di alimentare e prelevare la tensione dal modulo.Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST

Protezione contro la scarica della batteria – Chip HM5454

Il carica batteria Step-Up Boost analizzato ha un chip per il controllo della batteria, tipo HM5434 [1], una soluzione ad alta integrazione per la protezione della batteria agli ioni di litio/polimero, dotato di un MOSFET di alimentazione, circuiti di rilevamento della tensione ad alta precisione e circuiti di ritardo, il chip ha tutte le funzioni di protezione richieste nell’applicazione della batteria, tra cui protezione da sovraccarico, sovracorrente e cortocircuito del carico, ecc.

Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST

L’accurata tensione di rilevamento del sovraccarico garantisce una ricarica sicura e completa. La bassa corrente di standby assorbe poca corrente dalla cella durante lo stoccaggio. Il chip richiede un numero minimo di componenti in un contenitore SOT23-5 occupa pochissimo spazio.
La protezione della batteria disconnetterà il carico quando la tensione della batteria sarà inferiore al valore di 2,5V.
Sul modulo ci sono due pad contrassegnati con “T” [2] che sono necessari se si utilizza una batteria con proprio circuito di protezione contro la scarica.
In questo caso, è necessario saldare insieme questi contatti tramite una goccia di stagno

Circuito step-up – Chip MT3608

Il convertitore step-up, è una classe di alimentatori a commutazione contenenti almeno due commutatori a semiconduttore (un diodo e un transistor) e almeno un elemento accumulatore di energia. Filtri composti da combinazioni di induttori e capacità sono spesso aggiunti ad un convertitore boost per migliorarne le caratteristiche [Fonte wikipedia]

Schema di principio di un convertitore Step-up

MT3608 step Up converter

Schema del modulo

MT3608 step Up converter

Schema a blocchi dell’integrato MT3608

MT3608 step Up converter

Descrizione dei pin dell’integrato

Dove trovare il modulo LX-LCBST

Il Modulo LX-LCBST può essere acquistato, per esempio,  sul sito AliExpress

Testiamo il modulo carica batteria

Per testare il modulo carica batteria Step-Up Boost regolabile si sono saldati dei pin-strip singoli sui pad B- B+ – e +.
NOTA: Sfortunatamente il passo dei pin non è pari esattamente a multipli di 2.54, per cui i pin dovranno essere montati leggermente storti. Ma questo non  pregiudicherà il funzionamento.

Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST
Per la saldatura, si utilizzerà un piccolo saldatore a punta fine, della potenza di circa 25 – 30 W.
Servirà poi dello stagno per saldatura ricavato, per esempio da un rocchetto di stagno con filo diametro 1 mm “lead-free” ovvero senza piombo. Lega composta dal 97% di stagno e 3% di rame.
Vedere anche gli articoli:

il modulo è poi stato montato su una piccola breadboard – 170 contatti (codice 7300-BBMINIW di Futura Elettronica)

I pin d’uscita sono stati collegati a un multimetro per misurare la variazione di tensione in uscita.

Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST

Ora agendo sul piccolo trimmer presente sul modulo si potrà variare la tensione in uscita. Nel nostro caso il valore è variato da un minimo di circa 4 V a un massimo di 28V.

Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST

Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST

Carica batteria Step-Up Boost - LX-LCBST

Altro modulo di carica batteria

Se serve solo la parte del circuito della carica (senza il chip di protezione) è possibile utilizzare il modulo per la carica di batterie agli ioni di litio a singola cella visibile sotto.
Questo utilizzata il CHIP TP4056 citato sopra. Alimentazione: 5 V (tramite micro USB), 2 LED che indicano lo stato di carica della batteria , tensione di carica fissata a 4,2 V, dimensioni (mm): 25,10 x 19,30, peso: 10 grammi. Di default il modulo è configurato per fornire 1 A di corrente.

Modulo TP4056 carica batterie